环烯烃大气臭氧氧化生成二次有机气溶胶产物的研究

摘要

二次有机气溶胶(secondary organic aemsol,SOA)由于能对大气能见度、气候变化、人体健康和对流层化学等产生重要影响,日益受到人们的关注,萜烯类化合物是SOA的重要前体物,本文分别选取1-甲基环己烯和亚甲基环己烷作为α-蒎烯和β-蒎烯的简单模型化合物,研究了其气相臭氧化反应生成二次有机气溶胶的产物组成和形成机理。多官能有机酸是SOA的重要组分,并被认为是气粒转化的关键物种,因此这类产物的形成是本研究的重点。实验中首先以环己烯的臭氧化反应作为模型,评价和改进了研究低挥发性SOA产物的实验设备和方法。
　　 本文采用烟雾箱实验模拟了大气中1-甲基环己烯和亚甲基环己烷臭氧氧化生成二次有机气溶胶的化学过程。采用BF3／MeOH衍生化方法和GC-MS分析对反应中生成的低挥发性有机酸产物进行了定性定量研究,进一步通过改变OH自由基清除剂和相对湿度的方法研究[RO2]／[HO2]相对浓度和水分子浓度对产物形成的影响,从而考察了反应中主要颗粒相产物的形成机理,并分析了环内烯烃和环外烯烃两个体系的异同。结果表明,1-甲基环己烯臭氧化反应中,C5-C7多官能有机酸是颗粒相主要酸性产物,根据不同实验条件下得到的产物产率发现:C5-C6有机酸均来源于Criegee中间体的单分子分解,且其形成机理中包含一个或多个RO2→RO反应步骤；而C7有机酸可能主要来源于CI的直接重排反应。而文献中通常假设的Criegee中间体和H2O的反应贡献甚微。C6和C5二元酸和醛酸是亚甲基环己烷臭氧化反应中颗粒相主要的有机酸产物,产物产率与1-甲基环己烯臭氧化反应产物产率有很好的相关性,其反应机制与前者相似。基于实验现象,并提出了各产物的详细形成机理。

目录

文摘

英文文摘

第一章 前言

1.1 引言

1.2 二次有机气溶胶的形成机制

1.2.1 大气气溶胶的分类及来源

1.2.2 二次有机气溶胶的形成机制

1.3 二次有机气溶胶组分的分析方法

1.4 天然源二次有机气溶胶的研究进展

1.5 研究内容及意义

第二章 臭氧化反应及SOA组分分析

2.1 引言

2.2 实验方法

2.2.1 SOA产物分析方法

2.2.2 SOA产物处理方法

2.3 实验材料

2.4 实验步骤

第三章 环己烯臭氧化反应中低挥发性有机酸的形成

3.1 引言

3.2 实验方法与步骤

3.3 结果和讨论

3.3.1 SOA产物中二元羧酸的鉴定

3.3.2 二元羧酸的定量分析

3.4 小结

第四章 1-甲基环己烯气相臭氧化反应生成二次有机气溶胶产物的研究

4.1 引言

4.2 实验方法与步骤

4.3 结果与讨论

4.3.11-甲基环己烯臭氧化反应产物的研究

4.3.2 SOA产物形成机制研究

4.4 小结

第五章 亚甲基环己烷气相臭氧化反应的研究

5.1 引言

5.2 实验方法与步骤

5.3 结果与讨论

5.3.1 亚甲基环己烷臭氧化反应产物的研究

5.3.2 SOA产物形成机制研究

5.4 小结

第六章 结论及研究展望

6.1 主要结论

6.2 本文特色

6.3 研究展望

参考文献

攻读硕士学位期问发表的论文

致谢